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温度对金属氚化物3He释放特性的影响研究 丁伟，龙兴贵 (中物院核物理与化学研究所 四川绵阳919-220信箱，621900) 金属氚化物为氚与吸氢金属通过化学反应形成的固体化合物，许多金属在 吸氚饱和时，其氚密度大于液态氚，因而在许多领域有广阔的应用前景。T会 不断衰变生成3He，国内外相关研究表明，金属氚化物中早期生成的3He通常 会被约束在晶格中，只有极少量能够通过晶粒界面从靶的表面逃逸。由于与金 属原子间没有化学键作用，3He在金属氚化物中以游离态存在，可以自由迁移， 并在空穴、缺陷等处聚集成泡。3He的生成与释放对金属氚化物的性能和应用 环境都会产生深刻影响，是一个值得重点研究的课题。 温度的升高可以增加原子、分子的运动动能，从而加剧其迁移、扩散等运 动趋势，对于金属氚化物中处于游离态的3He而言，温度的升高对其运动的影 响更大，本文通过研究金属氚化物中3He的释放(逃逸)速率随温度的变化， 来分析其运动特性，为固金属氚化物的氦机理研究提供更多的信息。 衬的吸氚金属膜，方法为通过四极质谱计测量样品的3He释放量，并定义某一 时间段内3He释放量与生成量之比为其释放系数(ReleaseFraction，胆)。样品 置于密封的高真空金属靶室中，并与测量系统相联，样品贮存一段时间后就打 开靶室阀门，让收集到的3He气体扩散到测量系统被分析测量。靶室加温通过 缠绕加热带实现，其间插上温度计，并通过调压器控制样品温度，这样通过人 工监测控制的温度通常有2--．3℃的波动，在监测过程中的最大温度波动不超过 5℃。 样品3He释放特性，测量结果如表l所示： 表1 各样品在不同温度条件下的3He释放值 样品 Ti4 Erl4 Zr42 He浓度 0．0345 0．172 0．．。44 “℃)／t 测每值／A RF 测量值／A RF 测量值／A !l}F (S) 1 2．78E一12 1．46E一1l9．98E-043．43E-131．77E一05 6／86400 4．04E—05 30／355004．24E-121．50E一042．44E一114．06E一037．50E一139．40E-05 7．58E-12 6．63E一111．39E一021．79E一122．82E一04 40／28200 3．38E一04 50／154009．40E-127．66E一048．62E一113．31E-022．51E一127．25E一04 60／112001．18E-111．32E—031．14E一106．0lE一024．44E一121．76E一03 将RF值取对数后，可以发现它与温度r(℃)有非常良好的线性关系，其 线性相关度达到0．99以上，这说明在这一温度区间，金属氚化物的3He释放系 数与温度T呈指数关系，因此可以写作： RF=Ae七r (1) 各样品的指数参数及lnRF与温度丁(℃)的线性相关度列于表2，其中彳值与k 值为相对于温度r以℃为单位时的取值。 表2 lnRF与温度丁(℃)线性拟合后的各参数 样品 Ti4 Erl4 Zr42 彳值 1．26x10。5 2．40x104 3．76x10‘6 k值 0．0800 0．0957 O．1046 lnRF与温度r(℃)的 0．996 0．994 0．998 线性相关度 119